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Power Jacks se encarga de la elevación de la tapa de un recipiente a presión del centro de ensayos Hydrospace en Houston

Los actuadores de Power Jacks elevan y trasladan la tapa de 35 toneladas de peso de un recipiente a presión en un equipo de ensayos de aparatos submarinos

Balmoral Group International en Houston, Tejas, es una sociedad filial de Balmoral Group que produce en Escocia productos marinos, boyas, anclajes y materiales compuestos para la industria de gas y petróleo submarino. La empresa tiene en Houston un centro de ensayos hidrostáticos para probar dispositivos submarinos. Los objetos de ensayo se colocan en un recipiente a presión y son sometidos a una presión igual a la que existe en las instalaciones submarinas de extracción de petróleo.

En el centro de ensayos se encuentran recipientes a presión de diferentes medidas que tienen diámetros desde 80 cm a 2,5 m y longitudes desde 2,2 m a 8,5 m. El centro realiza simultáneamente en sus instalaciones ensayos de presión y de entrada de agua completamente instrumentados con valores de presión de hasta 300 bar. El recipiente más grande está diseñado para 300 bar, pesa 138 toneladas con su tapa de 35 toneladas. Está encastrado en el suelo del centro de ensayos y su tapa se tiene que remover para realizar trabajos de mantenimiento y la colocación de los productos de ensayo en el recipiente.

La tapa del recipiente a presión se quita alzándola 1045mm y transportándola 6 metros hacia un lado donde se deposita durante la introducción de los productos de ensayo. El montaje de la tapa se realiza en sucesión inversa. Para alcanzar un tiempo de secuencia apropiado en la apertura y cierre se debe alzar la tapa a una velocidad de 95 mm por minuto y trasladarla a una velocidad de 2,4 m por minuto. En la búsqueda de un mecanismo de elevación y de traslado, Balmoral Group se dirigió finalmente a Power Jacks encargandole el desarrollo y la entrega del equipo completo y su sistema de control.

El diseño, la fabricación y la prueba del equipo se realizó en la fábrica de Power Jacks en Fraserburgh, Escocia. Tres equipos de ingenieros trabajaron en el proyecto con la asistencia del más moderno software de ingeniería asistida por ordenador para apoyar el diseño del sistema y la coordinación del proyecto.

El equipo consiste en una estructura de bastidores con forma de puente que está apoyada sobre cuatro unidades de dos ruedas en cada esquina. Cada unidad de ruedas de cada lado es accionada para crear el movimiento lineal de traslación de la tapa. Un sistema de cuatro actuadores de husillo colocados encima del bastidor está diseñado para alzar la tapa del recipiente y volver a bajarla. El sistema de control está montado al lado del bastidor y se mueve junto al equipo. Una consola de operador estacionaria se encuentra al lado del recipiente a presión.

El equipo se tenía que montar para la prueba en fábrica y desmontarlo después para su transporte a Houston. Por ello se fabricó el bastidor en dos partes. Las dos partes son conectadas mediante dos bridas principales en cada extremo del vehículo. El bastidor después se apoyó sobre cuatro unidades de ruedas. Cada una de ellas consiste en dos ruedas alojadas en cojinetes de apoyo en una estructura independiente. La soldadura se realizó después de su posicionamiento final. Las unidades de ruedas se han diseñado de forma modular para poderlas adaptar a exigencias diferentes: un lado de las ruedas del vehículo dispone de bridas de guía que encajan en un carril de acero empotrado en el suelo para asegurar el alojamiento del vehículo. Las dos unidades de ruedas delanteras tienen acoplado un motor-reductor montado en el bastidor. Por no ser posible conectar mecánicamente los dos motorreductores para el accionamiento del equipo se han sincronizado electrónicamente.

El sistema de actuadores diseñado para la elevación de la tapa consiste en cuatro actuadores conectados mecánicamente entre sí en una configuración «U» con el accionamiento principal montado en un extremo. Los actuadores son unidades especiales en base al modelo CE1829 de 300 KN de capacidad de la Serie-E de Actuadores Métricos de husillo de Power Jacks. Se trata de actuadores con husillo de translación del tipo invertido con control incorporado del desgaste de los engranajes. Los husillos elevadores especialmente desarrollados disponen de topes cónicos que se enclavan en el bastidor con lo cual se evita la oscilación de la tapa durante el transporte desde y hacia el recipiente. Un motor- reductor de engranajes cónicos se encarga del accionamiento de los cuatro actuadores de husillo. El motor dispone también de un freno integrado para asegurar la carga durante el estacionamiento. El sistema de actuadores se ha dotado para los posicionamientos con un interruptor de fin de carrera a levas rotativas que proporciona un posicionamieto perfecto en los topes. El sistema de actuadores dispone de dos funciones de seguridad mecánicas: 1) posee un sistema de autobloqueo y los husillos no se deslizan incluso en el caso de un fallo del freno del motor; 2) los indicadores de desgaste montados en cada actuador dan la alarma en caso de un desgaste de los engranajes del actuador y avisan cuando se presente la necesidad de sustituir un elemento. El movimiemto del sistema de actuadores es controlado por el sistema de mando principal.

El sistema de mando principal consiste en dos partes, el accionamiento del vehículo y el accionamiento de los actuadores. Las tres secciones del sistema de mando se basan en la última tecnica de mando por convertidores de frecuencia. El accionamiento del vehículo consiste en dos convertidores de frecuencia con tarjetas de mando del movimiento integradas que están conectadas entre sí electrónicamente para garantizar una sincronización precisa de la velocidad y del movimiento de posicionado para ambos motores. Un codificador en cada motor porporciona la posición actual. Por las tarjetas de mando del movimiento integradas en los convertidores de frecuencia se podía renunciar al montaje de elementos de mando adicionales que requieren espacio, como por ejemplo los PLC. El programa de control del movimiento posibilita al vehículo moverse de una posición de partida a una posición de destino, ajustes que se realizaron a través de una unidad operadora en la consola principal. La posición ha sido introducida como posición del recipiente y se podía variar para fines de puesta en servicio. El accionamiento del actuador proporciona ajustes de velocidad variables para la elevación de la tapa, manteniéndose sin embargo la completa capacidad de par.

El tablero de mando principal se ha dotado de una serie de elementos de mando y de interfaces para el operador. No obstante, se ha colocado otra consola de mando estacionaria al lado del recipiente a presión. Ambos sistemas de accionamiento, el del vehículo y el de los actuadores pueden ser operados de forma automática o manualmente. Los interruptores de paro de emergencia colocados alrededor del vehículo en puntos de fácil acceso garantizan la seguridad necesaria.

Power Jacks, antes del envío a Houston, ha sometido todo el sistema del equipo a una prueba de carga en su fábrica en Fraserburgh. Para ello se fabricó un modelo de un recipiente a presión con un peso de ensayo de 50 toneladas. El equipo superó las pruebas de fábrica ya en el primer intento; un resultado que se repitió tras el remontaje del vehículo en Houston.

El equipo ha cumplido al 100 por ciento el objetivo del proyecto de poner a disposición un sistema automatizado flexible y compacto para la puesta en y fuera de posición de la tapa del recipiente a presión.

Power Jacks Group
South Harbour Road
Fraserburgh
Aberdeenshire
AB43 9BZ

Tel: +44 (0) 1346 513131
Fax: +44 (0) 1346 516827
Email: sales@powerjacks.com

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